微生物的營養(yǎng)1

微生物的營養(yǎng)1第1頁/共61頁

微生物的六種營養(yǎng)要素微生物的營養(yǎng)類型

營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式培養(yǎng)基Cncnc-micro第四章微生物的營養(yǎng)和培養(yǎng)基第2頁/共61頁微生物的六種營養(yǎng)(nutrition)要素碳源（carbonsource）

氮源（nitrogensource）

生長因子（growthfactor）

無機(jī)鹽（mineralsalts）

水（wahtor）

Cncnc-micro能源（energysource）

第3頁/共61頁凡能構(gòu)成微生物細(xì)胞或代謝產(chǎn)物中碳架來源的營養(yǎng)物質(zhì)都稱為碳源。碳源(carbonsource)Cncnc-micro碳源功能碳源種類第4頁/共61頁C素構(gòu)成細(xì)胞及代謝產(chǎn)物的骨架C素是大多數(shù)微生物代謝所需的能量來源碳源功能Cncnc-micro第5頁/共61頁無機(jī)C源：CO2、碳酸鹽，只能被自養(yǎng)微生物利用有機(jī)C源：各種糖類，其次是有機(jī)酸、醇類、脂類和烴類化合物碳源種類Cncnc-micro第6頁/共61頁

凡是可以構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝產(chǎn)物中氮素來源的營養(yǎng)物質(zhì)都稱為氮源。氮源(nitroginsource)Cncnc-micro氮源功能氮源種類第7頁/共61頁

為微生物提供細(xì)胞原生質(zhì)和其他結(jié)構(gòu)物質(zhì)中的氮素，氮源一般不做能源，只有硝化細(xì)菌利用銨鹽、亞硝酸鹽作氮源,同時(shí)也作能源。同時(shí)也做能源。氮源功能Cncnc-micro第8頁/共61頁分子態(tài)氮：固氮微生物以分子氮為唯一氮源

無機(jī)態(tài)氮：硝酸鹽、銨鹽幾乎所有微生物能利用有機(jī)態(tài)氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物

實(shí)驗(yàn)室常用牛肉膏、蛋白胨、酵母膏做氮源

生產(chǎn)用玉米漿、豆餅、葵花餅、花生餅等。

a速效氮源：玉米漿、銨鹽等

b遲效氮源：豆餅、花生餅等分子態(tài)氮：固氮微生物以分子氮為唯一氮源

氮源種類Cncnc-micro第9頁/共61頁能源(energysource)能源，就是能為微生物的生命活動(dòng)提供最初能量來源的營養(yǎng)物或輻射能。異養(yǎng)微生物的能源就是其碳源能源譜單功能營養(yǎng)物：如輻射能雙功能營養(yǎng)物：NH4+是硝酸細(xì)菌的能源和氮源三功能營養(yǎng)物：如”N.C.H.O”是異養(yǎng)微生物的能源、碳源及氮源。

有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物的能源（同碳源）無機(jī)物：化能自養(yǎng)做生物的能源（不同于碳源）輻射能：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物的能源化學(xué)物質(zhì)第10頁/共61頁無機(jī)鹽(

inorganicions)大量元素：生長所需濃度為10-3~10-4mol/L的元素微量元素：生長所需濃度為10-6~10-8mol/L的元素第11頁/共61頁

構(gòu)成微生物細(xì)胞的組成成分調(diào)解微生物細(xì)胞的滲透壓，PH值和氧化還原電位有些無機(jī)鹽如S、Fe還可做為化能自養(yǎng)微生物的能源構(gòu)成酶活性基的組成成分，維持E活性。Mg、Ca、K是多種E的激活劑無機(jī)鹽（mineralsalts）無機(jī)鹽功能Cncnc-micro第12頁/共61頁

構(gòu)成微生物細(xì)胞以C、H、O、N、P、S六種元素為主，此外Ca、K、Mg、Fe，約占細(xì)胞干重的95％以上。大量元素Ca、K、Mg、Fe，以無機(jī)鹽陽離子形式被吸收，配培養(yǎng)基要加進(jìn)磷酸鹽、硫酸鹽。

Zn、Cu、Mn、Co、Mo等微量元素，在微生物培養(yǎng)中有0.1PPM就可以了，自來水原料中已夠用，不需另加。無機(jī)鹽種類Cncnc-micro第13頁/共61頁

微生物生長不可缺少的微量有機(jī)物質(zhì)叫生長因素。維生素

氨基酸堿基

生長因子（growthfactor）Cncnc-micro提供方式：原料：酵母膏、玉米漿、肝浸出液、麥芽汁、新鮮動(dòng)植物組織第14頁/共61頁

有些微生物自己不能合成維生素，需要外加，主要是B族維生素、硫胺素、葉酸、泛酸、核黃素等，如生產(chǎn)味精需加生物素（是B族中的一種即VH）。維生素主要作為酶的輔基或輔酶參與新陳代謝。維生素Cncnc-micro第15頁/共61頁

有些微生物自己不能合成某種AA，必須給予補(bǔ)充，如賴AA發(fā)酵所用的黃色短桿菌不能合成環(huán)絲AA，為環(huán)絲AA缺陷型菌株，在培養(yǎng)基中必須添加含環(huán)絲AA的氮源。如豆餅水解液或毛發(fā)水解液等。氨基酸Cncnc-micro第16頁/共61頁

各種菌合成AA的能力有很大差別，一般G－菌強(qiáng)于G＋，大腸桿菌自己能合成全部AA，沙門氏菌能合成大部分AA，有的菌合成AA能力極弱，如腸道串珠菌需從外界補(bǔ)充19種AA。Cncnc-micro第17頁/共61頁

嘧啶和嘌呤是核酸和輔E的重要組分，是許多微生物必須的生長因素。有些微生物不僅不能合成嘧啶和嘌呤，而且不能將補(bǔ)充的嘧啶和嘌呤結(jié)合在核苷酸上，還必須供給核苷酸；有的菌需補(bǔ)充卟啉或其衍生物；還有的菌需供給（低碳）脂肪酸等。嘧啶和嘌呤是核酸和輔E的重要組分，是許多微生物必須的生長因素。

堿基Cncnc-micro第18頁/共61頁水

微生物細(xì)胞含水約占細(xì)胞鮮重的70－90％，水作用是多方面的。Cncnc-micro水的功能水活度的表示方法第19頁/共61頁

是優(yōu)良溶劑；是細(xì)胞中生化反應(yīng)的良好介質(zhì)；營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物都必須溶解在水里，才能被吸收或排出體（細(xì)胞）外。維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；維持細(xì)胞形態(tài)水的比熱高，能有效的吸收代謝過程中放出的熱量，不致使細(xì)胞的溫度驟然上升。水的氣化熱高、沸點(diǎn)高、固態(tài)水密度小于液態(tài)水水合作用與脫水作用控制由多亞基組成的細(xì)胞結(jié)構(gòu)

水的功能Cncnc-micro第20頁/共61頁2水活度：在相同的溫度、壓力下，溶液中水的蒸汽壓和純水蒸汽壓之比。P溶液P水a(chǎn)w=

細(xì)菌>酵母菌>霉菌、放線菌>耐鹽菌0.9~0.990.8以上0.7以上0.6以上第21頁/共61頁自養(yǎng)微生物

光能自養(yǎng)微生物（光無機(jī)營養(yǎng)型）

化能自養(yǎng)微生物（化能無機(jī)營養(yǎng)型)

異養(yǎng)微生物

光能異養(yǎng)微生物（光能有機(jī)營養(yǎng)型）

化能異養(yǎng)微生物（化能有機(jī)營養(yǎng)型）

微生物的營養(yǎng)類型

Cncnc-micro第22頁/共61頁微生物的營養(yǎng)類型第23頁/共61頁

完全在無機(jī)環(huán)境中生存，以CO2、碳酸鹽為碳源，以銨鹽和硝酸鹽為氮源來合成細(xì)胞質(zhì)的微生物稱為自養(yǎng)微生物。自養(yǎng)微生物Cncnc-micro第24頁/共61頁

可在完全無機(jī)的環(huán)境中生長，以CO2為碳源，光做能源，無機(jī)物為供H體還原CO2合成細(xì)胞有機(jī)物質(zhì)的微生物叫光能自養(yǎng)微生物。

H2O＋CO2

(CH2O)＋

O2

2H2S＋CO2

(CH2O)＋H2O＋2S

Na2S2O3+2CO2＋３H2O

(CH2O)+Na2SO4+H2SO4

光能自養(yǎng)微生物（光能無機(jī)營養(yǎng)型）Cncnc-micro第25頁/共61頁

在完全無機(jī)的環(huán)境中生長發(fā)育，以無機(jī)化合物氧化為時(shí)釋放的能量為能源，以CO2為碳源，合成細(xì)胞物質(zhì)的微生物叫化能自養(yǎng)微生物。這類細(xì)菌包括硫細(xì)菌、硝化細(xì)菌、H細(xì)菌、鐵細(xì)菌等，硫細(xì)菌和硝化細(xì)菌與生產(chǎn)密切相關(guān)?；茏责B(yǎng)微生物Cncnc-micro第26頁/共61頁

在完全有機(jī)環(huán)境中生長繁殖，以含碳有機(jī)物為碳源，含氮有機(jī)物或無機(jī)物為氮源，合成細(xì)胞物質(zhì)，稱為異養(yǎng)微生物。異養(yǎng)微生物（有機(jī)營養(yǎng)型）Cncnc-micro第27頁/共61頁

這類微生物具有光合色素。能利用光做能源，以有機(jī)化合物為供H體，還原CO2，合成細(xì)胞物質(zhì)的微生物，稱光能異養(yǎng)微生物。光能異養(yǎng)微生物能利用CO2，但必須在有機(jī)物存在的條件下，才能生長，人工培養(yǎng)還需供給生長因素。目前已用這類微生物，如紅螺菌來凈化高濃度有機(jī)廢水，這對(duì)處理污水、凈化環(huán)境，很有發(fā)展前途。光能異養(yǎng)微生物Cncnc-micro第28頁/共61頁

這類微生物以有機(jī)化合物為碳源，利用有機(jī)化合物氧化過程中產(chǎn)生的能量為能源，以有機(jī)或無機(jī)含氮化合物為氮源，合成細(xì)胞物質(zhì)。這類微生物稱為化能異養(yǎng)微生物。由于棲息場(chǎng)所和攝取養(yǎng)料不同，可將異養(yǎng)微生物分為腐生型和寄生型兩大類。

腐生型：利用無生命的有機(jī)物獲得營養(yǎng)物質(zhì)。

寄生型：從活的寄生體內(nèi)獲取營養(yǎng)物質(zhì)，如病毒

中間類型：（兼性腐生或兼性寄生）如結(jié)核桿菌、痢疾桿菌就是兼性寄生菌?；墚愷B(yǎng)微生物（化能有機(jī)營養(yǎng)型）Cncnc-micro第29頁/共61頁

以上四種營養(yǎng)類型劃分不是絕對(duì)的

紅螺菌既可利用光能，也可利用（黑暗）

氫單胞菌是異養(yǎng)和自養(yǎng)的過渡型（稱兼性自養(yǎng)型）

自養(yǎng)與異養(yǎng)的區(qū)別不在能否利用CO2，而在于是否以CO2或碳酸鹽為唯一的碳源。自養(yǎng)型以無機(jī)碳化物為碳源，異養(yǎng)型雖然也可利用CO2，但必須在有機(jī)碳存在情況下。Cncnc-micro微生物的營養(yǎng)類型第30頁/共61頁單純擴(kuò)散（simplediffusion）促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)基團(tuán)移位(grouptranslocation)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式Cncnc-micro第31頁/共61頁自由擴(kuò)散第32頁/共61頁

物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的動(dòng)力是細(xì)胞內(nèi)外的濃度差。

這種運(yùn)輸方式不消耗能量沒有特異性，被運(yùn)輸物質(zhì)不與膜上物質(zhì)發(fā)生任何反應(yīng)，物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。。單純擴(kuò)散(simplediffusion)特點(diǎn)第33頁/共61頁促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)膜載體（載體蛋白）特點(diǎn)有很強(qiáng)的特異性在運(yùn)輸過程中，本身不發(fā)生變化。能加快物質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃俣?。?4頁/共61頁第35頁/共61頁促進(jìn)擴(kuò)散(facilitateddiffusion)過程：

膜載體在膜外與營養(yǎng)物質(zhì)親合力強(qiáng)，與這種物質(zhì)結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞后親合力降低釋放營養(yǎng)物質(zhì)。像渡船一樣，膜外裝貨，膜內(nèi)卸貨，這種擴(kuò)散方式比單純擴(kuò)散速度快。膜內(nèi)外親合力的改變與載體分子構(gòu)型改變有關(guān)。Cncnc-micro第36頁/共61頁促進(jìn)擴(kuò)散特點(diǎn)物質(zhì)運(yùn)輸動(dòng)力是細(xì)胞外的濃度差。運(yùn)輸過程不消耗能量。有膜載體參加，膜載體（滲透酶）有特異性。運(yùn)輸葡萄糖的載體只運(yùn)輸葡萄糖。這種運(yùn)輸方式多發(fā)生在真核微生物，原核生物少見。Cncnc-micro第37頁/共61頁主動(dòng)運(yùn)輸(activetransport)ATPADP+Pi

恢復(fù)原構(gòu)像再循環(huán)耗能構(gòu)像改變膜上膜外膜內(nèi)移位結(jié)合第38頁/共61頁被運(yùn)送的物質(zhì)可逆濃度梯度進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)要消耗能量，必需有能量參加。

有膜載體參加，膜載體發(fā)生構(gòu)型變化被運(yùn)送物質(zhì)不發(fā)生任何變化。主動(dòng)運(yùn)輸特點(diǎn)第39頁/共61頁

基團(tuán)轉(zhuǎn)位：是在研究糖的運(yùn)輸時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種主動(dòng)運(yùn)輸方式。運(yùn)輸過程中需要能量，被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生化學(xué)變化的運(yùn)輸叫基團(tuán)移位。許多糖就是靠基團(tuán)移位進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?。這種運(yùn)輸方式是微生物通過磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)來運(yùn)輸營養(yǎng)物質(zhì)的?；鶊F(tuán)移位(grouptranslocation)Cncnc-micro第40頁/共61頁GroupTranslocation第41頁/共61頁膜外內(nèi)EⅡc糖糖-PFⅢFⅢ-PP-HPrHPrPEP丙酮酸EⅠ糖基團(tuán)移位磷酸轉(zhuǎn)移E系統(tǒng)（PTS）酶Ⅰ（非特異性）酶Ⅱ:酶Ⅱc,酶Ⅱa,酶Ⅱb

熱穩(wěn)定蛋白HPr（特異性）

第42頁/共61頁P(yáng)EP＋HPr

Mg+2,酶Ⅰ磷酸—HPr+丙酮酸

(在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行)磷酸—HPr＋糖Mg+2,酶Ⅱ

糖—磷酸脂＋HPr

（在細(xì)胞膜上進(jìn)行）F

Ⅲ＋3磷酸－HPr

FⅢ－3磷酸＋3HPrFⅢ－3磷酸＋3乳糖Mg++酶Ⅱ3乳糖－3磷酸＋

FⅢCncnc-micro第43頁/共61頁基團(tuán)轉(zhuǎn)移運(yùn)輸特點(diǎn)：

需要磷酸酶系統(tǒng)進(jìn)行催化被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，被磷酸化需要能量Cncnc-micro第44頁/共61頁

由人工配制供微生物生長繁殖或積累代謝產(chǎn)物所用的營養(yǎng)物質(zhì)叫營養(yǎng)基，科研生產(chǎn)中培養(yǎng)微生物都需要配制培養(yǎng)基。培養(yǎng)基Cncnc-micro配制培養(yǎng)基的原則培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用第45頁/共61頁適合微生物的營養(yǎng)特點(diǎn)按微生物需要量調(diào)好營養(yǎng)配比控制微生物的培養(yǎng)條件

PH值：調(diào)節(jié)氧和CO2的濃度調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的滲透壓配制培養(yǎng)基的原則Cncnc-micro第46頁/共61頁培養(yǎng)基的類型及應(yīng)用Cncnc-micro根據(jù)微生物的種類按培養(yǎng)基的成分按培養(yǎng)的用途

按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)第47頁/共61頁根據(jù)微生物的種類分類

細(xì)菌培養(yǎng)基放線菌培養(yǎng)基霉菌培養(yǎng)基酵母培養(yǎng)基

Cncnc-micro第48頁/共61頁按培養(yǎng)基的成分

合成培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基半合成培養(yǎng)基Cncnc-micro第49頁/共61頁按培養(yǎng)的用途

基本培養(yǎng)基

加富培養(yǎng)基

選擇培養(yǎng)基

鑒別不同微生物的培養(yǎng)基

保藏菌種培養(yǎng)基Cncnc-micro第50頁/共61頁基本培養(yǎng)基：按大多數(shù)微生物的營養(yǎng)需要配制一種培養(yǎng)基，稱為基本培養(yǎng)基。再根據(jù)各種微生物的不同需要加入一、二種應(yīng)用較廣。如培養(yǎng)某種營養(yǎng)缺陷型菌株，先配制基本培養(yǎng)基，之后再加入缺陷型菌珠，需要的那種營養(yǎng)成分即可。Cncnc-micro第51頁/共61頁加富培養(yǎng)基是在培養(yǎng)基中加入血、血清、動(dòng)植物組織提取。用來培養(yǎng)要求較苛刻的某些異養(yǎng)微生物。Cncnc-micro第52頁/共61頁選擇培養(yǎng)基纖維分解菌含石蠟的培養(yǎng)基用蛋白質(zhì)做唯一的氮源的培養(yǎng)基缺氮培養(yǎng)基可分離到固氮微生物

選擇培養(yǎng)基Cncnc-micro第53頁/共61頁鑒別不同微生物的培養(yǎng)基

如大腸桿菌，接種到葡萄糖肉湯，麥芽糖肉湯和乳糖肉湯中，它們可以分解這幾種糖，并產(chǎn)酸產(chǎn)氣。如在這三種培養(yǎng)基中接種傷寒桿菌。傷寒桿菌只能發(fā)酵葡萄糖和麥芽糖，不發(fā)酵乳糖，只產(chǎn)酸不產(chǎn)氣。這樣就把大腸桿菌和傷寒桿菌區(qū)別開，產(chǎn)氣由產(chǎn)生的氣泡觀察到，產(chǎn)酸可由指示劑的顏色變化觀察到。Cncnc-micro第54頁/共61頁